凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷在1050MW火電機組上的應(yīng)用

摘 要：為了提高機組運行經(jīng)濟性，神華萬州電廠應(yīng)用凝結(jié)水節(jié)流的節(jié)能型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)汽機高壓調(diào)門全開，達到節(jié)能降耗。投入該新型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)后，在機組變負荷時，通過改變除氧器上水調(diào)節(jié)閥的開度改變凝結(jié)水流量，從而改變低壓加熱器抽汽量，暫時獲得或釋放一部分機組的負荷，滿足電網(wǎng)變負荷性能要求，實現(xiàn)節(jié)能的效果。該廠投入新協(xié)調(diào)運行一年以來，實際應(yīng)用結(jié)果表明凝結(jié)水調(diào)負荷能力滿足重慶電網(wǎng)AGC、一次調(diào)頻性能要求。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水調(diào)負荷；一次調(diào)頻；汽機高壓調(diào)門；熱耗率；供電煤耗率

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0053-02

引 言

神華萬州電廠汽輪機系東方汽輪機有限公司生產(chǎn)N1050-28.0/600/620型超超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式汽輪機。與以往機型相比，該機組效率有了較大的提高。但由于采用高壓調(diào)門節(jié)流調(diào)節(jié)，平常運行時兩個高壓調(diào)門都存在一定的節(jié)流損失。為此，該廠決定在2016～2017年對1、2號機組進行了節(jié)能型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的改造工作，采用凝結(jié)水參與負荷調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了高壓調(diào)門全開下的經(jīng)濟運行方式。

2017年8月，結(jié)合前期的控制功能設(shè)計方案，完成1、2號機二階段凝結(jié)水調(diào)頻試驗，并投入運行。11月份完成1、2號機凝結(jié)水調(diào)頻±11rpm驗收試驗。新協(xié)調(diào)方式下由鍋爐控負荷、汽機控壓力，并在此基礎(chǔ)上增加汽機調(diào)門全開功能，使用凝結(jié)水響應(yīng)機組變負荷及一次調(diào)頻功能。

1 凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷控制原理

火電機組是通過增減煤量來改變機組負荷，由煤量反應(yīng)到機組負荷有一定的遲滯，約2～4min。為滿足電網(wǎng)要求，需要通過改變汽機高壓調(diào)門來降低負荷響應(yīng)遲滯，此方式下兩個高壓調(diào)門存在一定的節(jié)流損失。采用凝結(jié)水節(jié)流調(diào)負荷后，使汽機高壓調(diào)門全開，機組變負荷時，在凝汽器和除氧器允許的水位變化范圍內(nèi)，通過改變除氧器上水調(diào)節(jié)閥的開度，改變凝結(jié)水流量，從而改變抽汽量，暫時獲得或釋放一部分機組的負荷，彌補汽機調(diào)門全開、負荷響應(yīng)慢的不足，滿足機組變負荷性能要求的同時，實現(xiàn)節(jié)能的效果。

1.1 除氧器上水調(diào)節(jié)閥控制回路改造設(shè)計

機組負荷400～1050MW運行期間，原邏輯為除氧器上水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)除氧器與凝結(jié)水母管間差壓，凝泵變頻調(diào)節(jié)除氧器水位。而根據(jù)凝結(jié)水節(jié)流調(diào)負荷功能要求，調(diào)整為除氧器上水調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位，凝泵變頻修改為隨負荷指令變化函數(shù)的開環(huán)控制回路。功能投用后，凝泵變頻指令隨負荷指令變化而變化，負荷指令升高，變頻指令增大，負荷指令降低，變頻指令減小。同時除氧器上水調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位，除氧器液位高，上述調(diào)節(jié)閥關(guān)小，除氧器水位低，上水調(diào)節(jié)閥開大。

1.2 低加疏水回路控制優(yōu)化

在#5、#6、#7低加正常疏水控制回路由原單一控制加熱器水位增加基于凝結(jié)水流量的前饋回路，確保凝結(jié)水調(diào)負荷功能投入后低加危急疏水閥不開啟。

1.3 凝汽器補水回路控制優(yōu)化

凝汽器正常補水氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)凝汽器水位改為調(diào)節(jié)凝汽器與除氧器的加權(quán)水位。同時新增根據(jù)凝汽器與除氧器容量等參數(shù)計算加權(quán)水位邏輯。

1.4 機組協(xié)調(diào)邏輯

原協(xié)調(diào)控制方式為鍋爐控主汽壓力，汽機調(diào)門控機組負荷及一次調(diào)頻。新協(xié)調(diào)控制方式為鍋爐控負荷，汽機調(diào)門始終保持全開。在機組變負荷或電網(wǎng)一次調(diào)頻動作時，通過改變除氧器上水調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)整凝結(jié)水流量，從而改變低壓加熱器抽汽量，暫時獲得或釋放一部分機組的負荷，通過調(diào)整凝結(jié)水來滿足電網(wǎng)變負荷或一次調(diào)頻性能要求，實現(xiàn)節(jié)能的效果。

2 凝結(jié)水調(diào)負荷功能投用前后經(jīng)濟性能對比試驗

2017年8月，完成1、2號機二階段凝結(jié)水調(diào)頻試驗，并投入運行?；谀Y(jié)水調(diào)負荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用前后的對比試驗分別在1000MW、750MW、500MW三個負荷下進行。

負荷500MW、750MW及1000MW工況參數(shù)。

由表1看出，采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷功能后，500MW時供電煤耗率下降1.33g/（kW·h），500MW時供電煤耗率下降1.33g/（kW·h），750MW時供電煤耗率下降1.07g/（kW·h），1000MW時供電煤耗率下0.61g/（kW·h）。高負荷較低負荷供電煤耗率降低略少，其原因是原協(xié)調(diào)方式采用的滑壓運行，低負荷時高壓調(diào)門開度較小，高負荷高壓調(diào)門開度偏大。試驗證明，采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷功能后節(jié)能效果更好。

3 凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷功能投入后運行參數(shù)分析

3.1 -4～8rpm中小頻差下一次調(diào)頻加負荷

中小頻差下一次調(diào)頻加負荷過程主要采用除氧器上水調(diào)門進行控制，汽機高壓調(diào)門全開。

將汽機模擬轉(zhuǎn)速降低-4rpm、-6rpm、-8rpm，模擬一次調(diào)頻加負荷過程，觀察一次調(diào)頻動作情況以及除氧器上水調(diào)節(jié)閥的振動情況，2min左右（時間視機組情況而定），將轉(zhuǎn)速復(fù)位（3000r/min）。

在模擬-4rpm、-6rpm一次調(diào)頻工況時，僅凝結(jié)水參與一次調(diào)頻足以滿足電網(wǎng)要求，-6rpm動作時機組負荷上漲30MW，凝結(jié)水流量下降約1050t/h，除氧器上水調(diào)門由53.6%關(guān)至19.2%。在-8rpm動作時機組負荷上漲45MW，凝結(jié)水流量下降約1230t/h，除氧器水位調(diào)門由51.8%關(guān)至10%。

3.2 -8～11rpm大頻差下一次調(diào)頻加負荷

大頻差下一次調(diào)頻及變負荷過程主要采用除氧器上水調(diào)門進行控制，汽機高壓調(diào)門配合動作。

將汽機模擬轉(zhuǎn)速降低-11rpm，模擬一次調(diào)頻大頻差加負荷過程，觀察一次調(diào)頻動作情況以及除氧器上水調(diào)節(jié)閥的振動情況，2min左右（時間視機組情況而定），將轉(zhuǎn)速復(fù)位（3000r/min）。

在模擬11rpm一次調(diào)頻工況時，僅通過改變凝結(jié)水來響應(yīng)一次調(diào)頻不能滿足電網(wǎng)要求，在邏輯上必須配合關(guān)小汽機調(diào)門來降低負荷。動作時機組負荷下降83MW，凝結(jié)水流量上漲約735.6t/h，除氧器上水調(diào)門由48.4%開至98.1%，汽機1/2號高壓調(diào)門由100%關(guān)至34.6%。

一般情況下，電網(wǎng)系統(tǒng)大轉(zhuǎn)差觸發(fā)的幾率極小，除非電網(wǎng)故障需要每個電廠參與調(diào)節(jié)外。

3.3 機組正常運行中一次調(diào)頻動作過程

凝結(jié)水一次調(diào)頻在負荷40～100%額定負荷時能正常投入，除氧器上水調(diào)整門開度控制在60%開度，保證一次調(diào)頻動作時凝結(jié)水調(diào)整有合適的裕度，可以看出在短時負荷變化區(qū)間，凝結(jié)水上水調(diào)門能迅速動作，機組負荷響應(yīng)速度較快。一次調(diào)頻動作加負荷時凝結(jié)水調(diào)門除氧器上水調(diào)門由55%關(guān)至20%，一次調(diào)頻動作減負荷時除氧器上水調(diào)門由55%開至79%。

4 凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷運行中遇到的問題

（1）除氧器、凝汽器水位波動較大，給運行監(jiān)視、處理帶來較大控制風(fēng)險，運行人員監(jiān)盤壓力較大。

（2）除氧器調(diào)門在中小開度頻繁大幅動作，導(dǎo)致除氧器上水調(diào)門處振動大、噪音大、設(shè)備穩(wěn)定性及可靠性降低。

（3）采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷后協(xié)調(diào)控制邏輯發(fā)生了變化，原協(xié)調(diào)控制主汽壓力和機組負荷屬于機爐協(xié)調(diào)控制，更加精準，新的協(xié)調(diào)方式采用鍋爐控負荷，汽機調(diào)門全開，相當(dāng)于鍋爐跟隨方式，此方式缺點是機組靜態(tài)穩(wěn)定性略差。

5 結(jié) 論

基于新協(xié)調(diào)的凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷投入近一年的實際運行，實際應(yīng)用結(jié)果表明凝結(jié)水調(diào)負荷能力能夠達到15MW/min，一次調(diào)頻能力滿足在±11rpm，滿足重慶電網(wǎng)AGC、一次調(diào)頻性能要求?；趩栴}，該廠通過制定了凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷投入技術(shù)措施，并嚴格監(jiān)督執(zhí)行，目前運行效果良好。

該廠采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負荷功能后，1000MW負荷工況，基于凝結(jié)水調(diào)負荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用后的修正后汽機熱耗率較原協(xié)調(diào)方式下降16.0kJ/（kW·h），修正后供電煤耗率0.61g/（kW·h）。750MW負荷工況，基于凝結(jié)水調(diào)負荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用后的修正后汽機熱耗率較原協(xié)調(diào)方式下降28.3kJ/（kW·h），修正后供電煤耗率下降1.07g/（kW·h）。500MW負荷工況，基于凝結(jié)水調(diào)負荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用后的修正后汽機熱耗率較原協(xié)調(diào)方式下降34.6kJ/（kW·h），修正后供電煤耗率下降1.33g/（kW·h），機組經(jīng)濟效益顯著。

參考文獻

[1]陳小強.1000MW機組一次調(diào)頻性能試驗優(yōu)化.浙江省電力試驗研究院.中國電力，2011，43（4）.

收稿日期：2018-8-6